物理——机械能守恒定律

这是一个关于物理——机械能守恒定律的思维导图，主要内容有功、功率、动能和动能定理、重力势能、弹性势能、机械能守恒定律。

机械能守恒定律

• 功
  • 概念：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，则这个力就对物体做了功。
  • W=Fscosθ
    • 功仅与F、S、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
  • 标量，但有正功、负功。
    • 功的正负表示能量传递的方向，或表示动力做功还是阻力做功，即表示做过的效果。
  • 合力的功
    • 1.总功等于各个力对物体做功的代数和
    • 2.总功等于合外力所做的功：W总=F合scosθ。
• 功率
  • 概念：描述力对物体做功快慢的物理量。
  • P=W/T（比值定义式）/P=Fv
  • 标量：功率表示功的变化率，是一种频率，只有大小，没有方向。
  • 额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率，电器的铭牌上写的功率即为额定功率
  • 实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P实≤P额
• 动能和动能定理
  • 动能
    • 动能：物体由于运动而具有的能量
    • Ek=1/2mv²
    • 影响因素：只与物体某状态下的速度大小有关，与速度的方向无关。
    • ①动能具有相对性，与参考系的选取有关，一般以地面为参考系描述物体的动能。 ②动能是表征物体运动状态的物理量，与时刻、位置对应。 ③动能是一个标量，有大小、无方向，且恒为正值。
  • 动能定理
    • 内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。
    • 表达式:W=1/2mv²-1/2mv²
• 重力势能
  • 势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量
  • 重力做功
    • 重力做的功由重力大小和重力方向上发生的位移决定。
  • 重力势能
    • 定义：物体由于位于高处而具有的能量。
    • Ep=mgh
    • 标量：正负不表示方向。
      • 重力势能为正，表示物体在参考面的上方；重力势能为负，表示物体在参考面的下方；重力势能为零，表示物体在参考面的上。
    • 重力势能的变化：ΔEp=Ep2-Ep1，即末状态与初状态的重力势能的差值。
    • 重力做功与重力势能变化的关系
      • 重力势能变化的过程也就是重力做功的过程，重力做正功，重力势能减少；
      • 重力做负功，重力势能增加，即满足WG=-ΔEp=Ep1-Ep2。
• 弹性势能
  • 定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用具有势的能。
  • Ep=1/2kx²
  • 弹力做功与弹性势能的关系
    • 弹力做正功时，物体弹性势能减少；
    • 弹力做负功时，物体弹性势能增加。
    • W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2
• 机械能守恒定律
  • 在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
  • 条件：只有重力或弹簧弹力做功。
  • 解题步骤
    • 1.确定研究对象，分析研究对象的物理过程
    • 2.进行受力分析
    • 3.分析各力做功的情况，明确守恒条件
    • 4.选择零势能面，确定初末状态的机械能（必须用同一零势能计算势能）
    • 5.根据机械能守恒定律列方程
  • 判断机械能守恒的方法
    • 1.从做功角度判断：分析物体或物体系的受力情况，明确各力做功的情况，若只有重力或弹簧弹力对物体或物体系做功，则物体或物体系机械能守恒
    • 2.从能量转化的角度来判断：若物体系中只有动能和势能的相互转化，而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系的机械能守恒